如何利用动量原理在失控车辆中跳车逃生

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1、如何利用动量原理在失控车辆中跳车逃生上海市向明中学高一（7）班陶慧玲指导老师：臧己相摘要：本文分析了用动量解决运动问题的便捷性，用动量原理解释了从高速车辆上该如何逃生，并建立模型对北京通州的交通事故进行了分析，提出了在紧急时刻逃生的有效方法。文章最后还介绍了这些方法的引申意义，进一步强调了力学原理的重要性，以及其运用的实效性。关键词：动量，系统动量守恒众所周知，物理在生活中随处可见。大到研究发明人造卫星小到用吸管喝饮料，其中都包含着物理原理。科学家们为了更加深入彻底地研究生活中的现象，相应的物理量也随之产生。高中课程中牛顿三大定律已经能解决许多生活中的问题，但还是有少数问题不能仅靠牛顿定律

2、解决或者说用牛顿定律解决起来比较麻烦，于是科学家们发现了动量及动量守恒定律，以此来解决更多的问题。2011年5月16日下午3时许，北京通州区台湖镇大地村附近，一辆通15路小公共汽车在行驶中刹车失控，司机让乘客跳车逃生，致1死6伤，其中一名伤者伤情较重。目击村民称，跳车乘客多为女性，“一名女子脚挂在车门处，面部着地，被拖行了数十米。”公交车继续行驶数百米后，停在路边，车内十余名未跳车乘客并未受伤。那名被拖行的女子被确认死亡。由此可见，盲目地无效的跳车的确是不智之举。那么有没有好的解决方法呢？在经典力学中，动量表示为物体的质量和速度的乘积，是与物体的质量和速度相关的物理量，指的是这个物体在它运

3、动方向上保持运动的趋势。动量也是矢量，它的方向与速度的方向相同。如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不5变，这个结论叫做动量守恒定律。动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，它既适用于宏观物体，也适用于微观粒子；既适用于低速运动物体，也适用于高速运动物体，它是一个实验规律，也可用牛顿第三定律和动量定理推导出来。现代的科学实验和理论分析都表明：在自然界中，大到天体间的相互作用，小到如质子、中子等基本粒子间的相互作用，都遵守动量守恒定律。因此，它是自然界中最重要、最普遍的客观规律之一，比牛顿运动定律的适用范围更广。用于解体也更加便捷，例如以下这题：一辆

4、质量为M的车静止在光滑水平面上，车上站着N个质量为m的人。若每个人跳下车时相对车的水平速度都是u，那么N个人一起跳和一次跳两种情况下哪一种车速更大呢？分析与解答：取车速方向为正方向若N个人一起跳，则根据动量守恒定律有0=Nm(-u+v车)+Mv车v车=NmuM+Nm若一个一个跳，则第一个人跳下后：0=m(-u+v1)+[M+（N-1）m]×v1v1=muM+Nm第二个人跳下后：[M+（N-1）m]×v1=m(-u+v2)+[M+(N-2)m]×v25v2=v1+muM+N-1m=muM+Nm+muM+N-1m以此类推v3=v2+muM+N-2m=muM+Nm+muM+N-1m+muM+N-

5、2m……vn=muM+Nm+muM+N-1m+muM+N-2m+……+muM+m第一种情况v车=NmuM+Nm可看作有N个muM+Nm相加所得到，而第二种情况仅第一项与之相同，其余项均大于muM+Nm，由此得出依次跳下所产生的速度较大。由此问题不难看出，若用牛顿定律求解此题则非常麻烦，需求出人跳车时对于车的作用力大小，而用动量守恒来解题就显得非常简单。动量守恒在其他解题过程中能省去大量的数学计算，例如三角函数各个公式的相互转换，既节省了时间又提高了准确率，由此可见动量的便捷之处。我们正好可以利用上述理论来解决北京通州区的交通紧急事件。若在此情形下运用适当的方法，则可以大大避免人员伤亡。若像

6、乘客原先那样拥挤地一起与车的行驶方向相反地跳车，则-Mv车=Nm(-u+v车’)+Mv车’V车’=-Mv车+NmuM+Nm，若一个个地跳，则V车’=-Mv车+muM+Nm+-Mv车+muM+N-1m+-Mv车+muM+N-2m+……+-Mv车+muM+m相比之下后一种跳车方式能使车更快地停下，这样就可以缩短公交车在失控状况下所行驶的距离，能够减少乘客的伤亡状况。这样也能保5持车厢的秩序，避免发生因人群拥挤而产生悲剧。除此之外，动量在生活中的运用也很常见。从高处下跳时,我们为什么要翻滚?当我们从高处往下跳时,总是就地翻个滚。而且有经验的人可以从很高的地方落下而不受伤。这是为什么呢？我们可以从

7、动量定理得到答案。我们已经知道冲力作用的时间长短影响力的大小。与地面接触的时间越短,我们感受到的力F就会越大。而如果着地时来个滚翻,借以延长与地面作用的时间,从而减少与地面的作用力,并且此举还加大了身体与地面的接触面积,使受力的部位分散,因此对人体的危害性肯定就减小很多。这个原理也可以运用于上述实例中，若被拖行的女子跳车时以抱头身体蜷缩着地时与地面进行翻滚，那么她就不会发生这样的惨剧了。类似的原理可以总结为用运动换取力的